JP3703889B2 - Cooling device and refrigerator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペルチェ素子等の熱電変換素子を併用した冷却装置及び冷蔵庫に関する。
【0002】
【従来の技術】
冷蔵庫、ショーケース、自動販売機あるいは空気調和機等の冷却装置として、コンプレッサ式冷凍サイクルが知らている。
【0003】
一般に、コンプレッサ式冷凍サイクルの多くは、冷媒としてフロンを用い、庫内または庫内の冷却空間に通ずる通風路内に配置された蒸発器(エバポレータ)により冷媒を蒸発させ、その気化熱により空気を冷やし、次いで凝縮器(コンデンサ)によりガス化冷媒を凝縮して液化し、液化された冷媒を膨脹器によって膨脹させた後、冷媒を再び蒸発器に循環させるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年では、フロンのオゾン層の破壊や地球温暖化等の環境保護の面から、代替フロンの開発、省フロン化の推進が要請されている。
【0005】
本発明の目的は、省フロン化を達成し得る冷却装置及び冷蔵庫を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、冷却対象空間内に配置された蒸発器と、前記蒸発器からのガス状冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機からのガス状冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮器からの液状冷媒を膨張させる膨張器とを備え、膨張された液状冷媒を前記蒸発器の冷媒上流側に供給するコンプレッサ式冷凍サイクルを用いた冷却装置において、熱電変換素子の放熱側に前記蒸発器の冷媒下流側を熱的に結合させ、前記熱電変換素子の吸熱側熱交換器を前記冷却対象空間内に配置し、冷却対象空間の背面から底面に沿ってL形状の蒸発器を配置し、冷却対象空間の上面から背面に沿って、一部が冷媒下流側と重なるように逆L形状の吸熱側熱交換器を配置したことを特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1記載のものにおいて、直接冷却方式の冷凍サイクルを用いたことを特徴とするものである。
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載のものにおいて、吸熱側熱交換器が熱電変換素子の吸熱側に熱的に結合され、蒸発器が熱電変換素子の放熱側に熱的に結合されていることを特徴とする。
【0007】
この発明によれば、熱電変換素子の吸熱側熱交換器により冷却能力を増加させることができるので、その分だけ冷凍サイクル側の冷却能力を低下させることができ、省フロン化と共に、蒸発器、凝縮器、膨脹器を含む冷媒回路の小形化を達成する。また、熱電変換素子の放熱側からの熱が蒸発器の下流側に与えられるので、圧縮機の入口における冷媒温度(圧力)が上昇し、したがってその分だけ圧縮機の圧縮作用を助け、圧縮機の負担を軽減し、熱電変換素子からの放熱を有効に利用することができる。
【0008】
請求項4記載の発明は、冷却対象空間に連通する通気路に配置された蒸発器と、前記蒸発器からのガス状冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機からのガス状冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮器からの液状冷媒を膨張させる膨張器とを備え、前記膨張された液状冷媒を前記蒸発器の冷媒上流側に供給するコンプレッサ式冷凍サイクルを用いた冷却装置において、熱電変換素子の放熱側に前記蒸発器と圧縮機との間の冷媒配管を熱的に結合させ、かつ、前記熱電変換素子の吸熱側熱交換器を前記冷却対象空間内に配置したことを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項4記載のものにおいて、間接冷却方式の冷凍サイクルを用いたことを特徴とする。
請求項6の発明は、請求項4又は5記載の冷却対象空間の背部内面に沿って通気路を配置し、この通気路内に蒸発器及び吸熱側熱交換器を配置したことを特徴とする。
請求項7記載の発明は、請求項4乃至6のいずれか一項記載のものにおいて、熱電変換素子の放熱側に放熱側熱交換器が設けられ、この放熱側熱交換器に蒸発器からの出口配管が熱的に結合されていることを特徴とする。
【0009】
この発明によれば、熱電変換素子の吸熱側熱交換器により冷却能力を増加させることができるので、その分だけ冷凍サイクル側の冷却能力を低下させることができ、省フロン化と共に、蒸発器、凝縮器、膨張器を含む冷媒回路の小型化を達成する。また、熱電変換素子の放熱側からの熱が蒸発器と圧縮機との間の冷媒配管に与えられるので、圧縮機の入口における冷媒温度(圧力)が上昇し、したがってその分だけ圧縮機の圧縮作用を助け、圧縮機の負担を軽減し、熱電変換素子からの放熱を有効に利用することができる。
請求項8記載の発明は、請求項1乃至7のいずれか一項記載の冷却装置を備えた冷蔵庫である。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0011】
(I) 第1の実施の形態
図1に、本発明の第1の実施の形態に係る冷凍庫の縦断面図を示す。この実施の形態は、直接冷却方式の冷凍サイクルに本発明を適用した例を開示する。
【0012】
図1に示すように、冷凍庫のケーシング1によって形成された庫内3の背面から底面に沿ってL形状のロールボンドパネル製の蒸発器6が配置されている。また、庫内3の上面から背面に沿って、一部が蒸発器6の冷媒下流側と重なるように、逆L形状の平板上のヒートパネルからなる吸熱側熱交換器5が配置されている。吸熱側熱交換器5と蒸発器6の冷媒下流側との間にはペルチェ素子4が配置されており、吸熱側熱交換器5はペルチェ素子4の吸熱側に熱的に結合され、蒸発器6の下流側はペルチェ素子4の放熱側に熱的に結合されている。2は扉を示している。
【0013】
蒸発器6の下流側は冷媒配管を介して圧縮機7に接続され、圧縮機7は凝縮器8に、凝縮器8は膨張器9に、膨張器9は蒸発器6の上流側へと接続されてコンプレッサ式の冷凍サイクルが構成されている。
【0014】
次に、動作を説明する。圧縮機7によって圧縮された冷媒は凝縮器8で凝縮されて液状化し、膨張器9を経て蒸発器6の上流側から流入する。蒸発器6では冷媒の気化熱によって庫内3の熱が奪われ、庫内3が冷却される。一方、ペルチェ素子4に所定の極性で電圧を印加し通電を行うと、ペルチェ素子4の吸熱側では吸熱側熱交換器5を介して3内の熱を奪い、庫内3が冷却される。このように、庫内3は吸熱側熱交換器5および蒸発器6の双方によって冷却されることになり、冷却能力が増加する。また、ペルチェ素子4の放熱側では放出された熱が蒸発器6の下流側部位に与えられ、この熱によって蒸発器6の冷媒出口温度(圧力)が上昇する。このガス冷媒は圧縮機7に還流され、以下同様の冷凍サイクル動作が行われる。ここで、冷媒の蒸発器6の出口温度(圧力)の上昇により、圧縮機7の負担が軽減される。
【0015】
(II)第2の実施の形態
図2に、本発明の第2の実施の形態に係る冷凍庫の部分縦断面図を示し、図3にその正面図を示す。この実施の形態は、間接冷却方式の冷凍サイクルに本発明を適用した例を開示する。
【0016】
図2及び図3に示すように、冷凍庫のケーシング1の背部内面に沿って通気路15が設けられており、この通気路15内にはクロスフィン形蒸発器10および吸熱側熱交換器12が配置されている。吸熱側熱交換器12にはペルチェ素子11がその吸熱側において熱的に結合した状態で取り付けられている。ペルチェ素子11の放熱側には放熱側熱交換器13が設けられ、この放熱側熱交換器13に蒸発器10からの出口冷媒配管14が熱的に結合されている。
【0017】
蒸発器10には冷媒回路が接続されており、冷媒回路は蒸発器10からのガス化冷媒を圧縮する圧縮機7、圧縮された冷媒を凝縮して液化する凝縮器8、液化冷媒を膨脹させる膨張器9、および膨脹冷媒を蒸発させて気化熱を奪う蒸発器10を備えたコンプレッサ式の冷凍サイクルで構成される。
【0018】
次に、動作を説明する。まず、送風ファン16の駆動によって通気路15内を図示する方向の気流Aが流れ、庫内3内に供給される。圧縮機7によって圧縮された冷媒は凝縮器8で凝縮されて液状化し、膨張器9を経て蒸発器10の上流側から流入する。蒸発器10では冷媒の気化熱によって通気路15内を通過する気流Aの熱が奪われ、庫内3が冷却される。一方、ペルチェ素子11に所定の極性で電圧を印加し通電を行うと、ペルチェ素子11の吸熱側では吸熱側熱交換器12を介して通気路15内を通過する気流Aの熱を奪い、庫内3が冷却される。このように、庫内3は蒸発器10および吸熱側熱交換器12の双方によって冷却されることになり、冷却能力が増加する。また、放熱側熱交換器13の放熱側では放出された熱が放熱側熱交換器13を介して出口冷媒配管14に与えられ、この熱によってガス状冷媒の温度(圧力)が上昇する。このガス冷媒は圧縮機7に還流され、以下同様の冷凍サイクル動作が行われる。ここで、冷媒の蒸発器10の出口温度(圧力)の上昇により、圧縮機7の負担が軽減される。
【0019】
なお、本発明に実施の形態は上記した態様に限定されることはない。例えば、ペルチェ素子11の吸熱側熱交換器12は、種々の形態であってよい。例えば、押出しフィン、削り起こしフィン、プレート型ヒートパイプ、フィン付き管、ヒートパイプあるいはこれらの組合わせを用いることができる。また13は、上記態様のフィンを用いるか、冷媒配管14自体を抱持してペルチェ素子11の放熱を伝達する構成とすることができる。
【0020】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、熱電変換素子の吸熱側熱交換器により冷却能力を増加させることができるので、その分だけ冷凍サイクル側の冷却能力を低下させることができ、省フロン化と共に、蒸発器、凝縮器、膨脹器を含む冷媒回路の小形化を達成することができる。また、熱電変換素子の放熱側からの熱が蒸発器の下流側(あるいは出口配管内)の冷媒に与えられるので、圧縮機の入口における冷媒温度(圧力)が上昇し、したがってその分だけ圧縮機の圧縮作用を助け、圧縮機の負担を軽減し、熱電変換素子からの放熱を有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明第1の実施の形態を示す縦断面図である。
【図2】 本発明第2の実施の形態を示す縦断面図である。
【図3】 本発明第2の実施の形態を示す正面図である。
【符号の説明】
1 ケーシング
2 扉
3 庫内
4 ペルチェ素子
5 吸熱側熱交換器
6 蒸発器
7 圧縮機
8 凝縮器
9 膨張器
10 蒸発器
11 ペルチェ素子
12 吸熱側熱交換器
13 放熱側熱交換器
14 冷媒配管
15 通気路
16 送風ファン
A 気流[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling device and a refrigerator using a thermoelectric conversion element such as a Peltier element .
[0002]
[Prior art]
A compressor-type refrigeration cycle is known as a cooling device for refrigerators, showcases, vending machines or air conditioners.
[0003]
In general, most compressor-type refrigeration cycles use chlorofluorocarbon as the refrigerant, evaporate the refrigerant with an evaporator (evaporator) placed in the ventilation path that leads to the inside or the cooling space inside the warehouse, and heat the air by the heat of vaporization. After cooling, the gasified refrigerant is condensed and liquefied by a condenser (condenser), the liquefied refrigerant is expanded by an expander, and then the refrigerant is circulated to the evaporator again.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, from the viewpoint of environmental protection such as the destruction of the ozone layer of chlorofluorocarbons and global warming, the development of alternative chlorofluorocarbons and the promotion of chlorofluorocarbons have been requested.
[0005]
An object of the present invention is to provide a cooling device and a refrigerator that can achieve a reduction in Freon.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is directed to an evaporator disposed in a space to be cooled, a compressor for compressing a gaseous refrigerant from the evaporator, and a gas from the compressor. In a cooling device using a compressor-type refrigeration cycle, which includes a condenser for condensing a liquid refrigerant and an expander for expanding liquid refrigerant from the condenser, and supplies the expanded liquid refrigerant to the refrigerant upstream side of the evaporator The refrigerant downstream side of the evaporator is thermally coupled to the heat dissipation side of the thermoelectric conversion element, the heat absorption side heat exchanger of the thermoelectric conversion element is disposed in the cooling target space, and the back surface to the bottom surface of the cooling target space An L-shaped evaporator is disposed along the reverse side, and an inverted L-shaped heat absorption side heat exchanger is disposed so as to partially overlap the refrigerant downstream side from the upper surface to the rear surface of the space to be cooled .
The invention described in
The invention according to
[0007]
According to the present invention, since the cooling capacity can be increased by the heat absorption side heat exchanger of the thermoelectric conversion element, the cooling capacity on the refrigeration cycle side can be reduced by that much, along with the saving of chlorofluorocarbon, the evaporator, Achieve miniaturization of refrigerant circuit including condenser and expander. In addition, since heat from the heat radiation side of the thermoelectric conversion element is given to the downstream side of the evaporator, the refrigerant temperature (pressure) at the inlet of the compressor rises, thus helping the compression action of the compressor by that amount. The heat radiation from the thermoelectric conversion element can be used effectively.
[0008]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an evaporator disposed in an air passage communicating with a space to be cooled, a compressor that compresses a gaseous refrigerant from the evaporator, and a gaseous refrigerant from the compressor. In a cooling device using a compressor refrigeration cycle, comprising a condenser and an expander for expanding the liquid refrigerant from the condenser, and supplying the expanded liquid refrigerant to the refrigerant upstream side of the evaporator, a thermoelectric conversion element A refrigerant pipe between the evaporator and the compressor is thermally coupled to the heat radiating side, and a heat absorption side heat exchanger of the thermoelectric conversion element is disposed in the cooling target space.
The invention described in
The invention of claim 6 is characterized in that an air passage is arranged along the inner surface of the back portion of the space to be cooled according to
The invention according to
[0009]
According to the present invention, since the cooling capacity can be increased by the heat absorption side heat exchanger of the thermoelectric conversion element, the cooling capacity on the refrigeration cycle side can be reduced by that much, along with the saving of chlorofluorocarbon, the evaporator, Achieve miniaturization of refrigerant circuit including condenser and expander. In addition, since heat from the heat dissipation side of the thermoelectric conversion element is given to the refrigerant pipe between the evaporator and the compressor, the refrigerant temperature (pressure) at the inlet of the compressor rises, and accordingly, the compressor compression is increased by that amount. Helps the action, reduces the burden on the compressor, and can effectively use the heat radiation from the thermoelectric conversion element.
The invention according to
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0011]
(I) First embodiment Fig. 1 is a longitudinal sectional view of a freezer according to a first embodiment of the present invention. This embodiment discloses an example in which the present invention is applied to a direct cooling refrigeration cycle.
[0012]
As shown in FIG. 1, an evaporator 6 made of an L-shaped roll bond panel is disposed along the bottom surface from the back surface of the
[0013]
The downstream side of the evaporator 6 is connected to the
[0014]
Next, the operation will be described. The refrigerant compressed by the
[0015]
(II) Second embodiment Fig. 2 shows a partial longitudinal sectional view of a freezer according to the second embodiment of the present invention, and Fig. 3 shows a front view thereof. This embodiment discloses an example in which the present invention is applied to an indirect cooling refrigeration cycle.
[0016]
As shown in FIGS. 2 and 3, an
[0017]
A refrigerant circuit is connected to the
[0018]
Next, the operation will be described. First, the airflow A in the direction shown in the figure flows through the
[0019]
The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the heat absorption
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention , the cooling capacity can be increased by the heat absorption side heat exchanger of the thermoelectric conversion element, so that the cooling capacity on the refrigeration cycle side can be reduced by that amount, and chlorofluorocarbon can be saved. Miniaturization of the refrigerant circuit including the evaporator, the condenser and the expander can be achieved. Further, since heat from the heat radiation side of the thermoelectric conversion element is given to the refrigerant on the downstream side (or in the outlet pipe) of the evaporator, the refrigerant temperature (pressure) at the inlet of the compressor rises, and accordingly, the compressor is increased by that amount. It is possible to reduce the burden on the compressor and to effectively use the heat radiation from the thermoelectric conversion element.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a front view showing a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
熱電変換素子の放熱側に前記蒸発器の冷媒下流側を熱的に結合させ、前記熱電変換素子の吸熱側熱交換器を前記冷却対象空間内に配置し、
冷却対象空間の背面から底面に沿ってL形状の蒸発器を配置し、
冷却対象空間の上面から背面に沿って、一部が冷媒下流側と重なるように逆L形状の吸熱側熱交換器を配置したことを特徴とする冷却装置。An evaporator disposed in the space to be cooled, a compressor that compresses the gaseous refrigerant from the evaporator, a condenser that condenses the gaseous refrigerant from the compressor, and a liquid refrigerant from the condenser is expanded. A cooling device using a compressor type refrigeration cycle that supplies the expanded liquid refrigerant to the refrigerant upstream side of the evaporator,
The refrigerant downstream side of the evaporator is thermally coupled to the heat dissipation side of the thermoelectric conversion element, the heat absorption side heat exchanger of the thermoelectric conversion element is disposed in the cooling target space ,
An L-shaped evaporator is disposed along the bottom surface from the back of the space to be cooled,
A cooling device, wherein an inverted L-shaped heat absorption side heat exchanger is disposed so as to partially overlap the refrigerant downstream side from the upper surface to the rear surface of the space to be cooled.
熱電変換素子の放熱側に前記蒸発器と圧縮機との間の冷媒配管を熱的に結合させ、かつ、前記熱電変換素子の吸熱側熱交換器を前記冷却対象空間内に配置したことを特徴とする冷却装置。The refrigerant pipe between the evaporator and the compressor is thermally coupled to the heat radiation side of the thermoelectric conversion element, and the heat absorption side heat exchanger of the thermoelectric conversion element is disposed in the cooling target space. And cooling device.
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